如何将字节数组转换为十六进制字符串,反之亦然?


当前回答

这是我的尝试。我创建了一对扩展类来扩展字符串和字节。在大文件测试中,性能与Byte Manipulation 2相当。

下面的ToHexString代码是查找和移位算法的优化实现。它与Behrooz的方法几乎相同,但使用foreach进行迭代,计数器比显式索引更快。

在我的机器上,它排在Byte Manipulation 2之后,排在第二位,是非常可读的代码。以下测试结果也值得关注:

ToHexStringCharArrayWithCharArrayLookup:41589.69平均刻度(超过1000次),1.5倍ToHexStringCharArrayWithStringLookup:50764.06平均滴答(超过1000次),1.2XToHexStringStringBuilderWithCharArrayLookup:62812.87平均滴答(超过1000次),1.0X

根据上述结果,可以得出以下结论:

索引到字符串以执行查找与char数组在大型文件测试中非常重要。使用已知容量的StringBuilder与使用字符的惩罚创建字符串的已知大小的数组甚至更重要。

代码如下:

using System;

namespace ConversionExtensions
{
    public static class ByteArrayExtensions
    {
        private readonly static char[] digits = new char[] { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };

        public static string ToHexString(this byte[] bytes)
        {
            char[] hex = new char[bytes.Length * 2];
            int index = 0;

            foreach (byte b in bytes)
            {
                hex[index++] = digits[b >> 4];
                hex[index++] = digits[b & 0x0F];
            }

            return new string(hex);
        }
    }
}


using System;
using System.IO;

namespace ConversionExtensions
{
    public static class StringExtensions
    {
        public static byte[] ToBytes(this string hexString)
        {
            if (!string.IsNullOrEmpty(hexString) && hexString.Length % 2 != 0)
            {
                throw new FormatException("Hexadecimal string must not be empty and must contain an even number of digits to be valid.");
            }

            hexString = hexString.ToUpperInvariant();
            byte[] data = new byte[hexString.Length / 2];

            for (int index = 0; index < hexString.Length; index += 2)
            {
                int highDigitValue = hexString[index] <= '9' ? hexString[index] - '0' : hexString[index] - 'A' + 10;
                int lowDigitValue = hexString[index + 1] <= '9' ? hexString[index + 1] - '0' : hexString[index + 1] - 'A' + 10;

                if (highDigitValue < 0 || lowDigitValue < 0 || highDigitValue > 15 || lowDigitValue > 15)
                {
                    throw new FormatException("An invalid digit was encountered. Valid hexadecimal digits are 0-9 and A-F.");
                }
                else
                {
                    byte value = (byte)((highDigitValue << 4) | (lowDigitValue & 0x0F));
                    data[index / 2] = value;
                }
            }

            return data;
        }
    }
}

下面是当我将代码放在我机器上的@patridge测试项目中时得到的测试结果。我还添加了一个从十六进制转换为字节数组的测试。使用我的代码的测试运行是ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift和HexToByteArrayViaByteManipulation。HexToByteArrayViaConvertToByte取自XXXX。HexToByteArrayViaSoapHexBinary是@Mykroft的答案。

Intel Pentium III Xeon处理器核心:4<br/>当前时钟速度:1576<br/>最大时钟速度:3092<br/>将字节数组转换为十六进制字符串表示ByteArrayToHexViaByteManipulation2:39366.64平均滴答(超过1000次),22.4倍ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift:41588.64平均刻度(超过1000次),21.2倍ByteArrayToHexViaLookup:55509.56次平均点击(超过1000次),15.9倍ByteArrayToHexViaByteManipulation:65349.12平均刻度(超过1000次),13.5XByteArrayToHexViaLookupAndShift:86926.87平均刻度(超过1000运行),10.2XByteArrayToHexStringViaBitConverter:平均139353.73滴答声(超过1000次),6.3XByteArrayToHexViaSoapHexBinary:314598.77平均刻度(超过1000次),2.8XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachByteToString:344264.63平均刻度(超过1000次),2.6XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateByteToString:382623.44平均滴答声(超过1000次),2.3XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachAppend格式:818111.95平均滴答声(超过1000次),1.1倍ByteArrayToHexStringViaStringConcatArray ConvertAll:839424.84平均值滴答声(超过1000次),1.1XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateAppend格式:867303.98平均刻度(超过1000次),1.0XByteArrayToHexStringViaStringJoinArray ConvertAll:平均882710.28滴答声(超过1000次),1.0X

其他回答

我没有得到你建议的代码,Olipro。hex[i]+hex[i+1]显然返回了int。

然而,我确实从Waleeds代码中得到了一些提示,并将其结合在一起,取得了一些成功。这很难看,但根据我的测试(使用patricges测试机制),与其他测试相比,它似乎有1/3的时间在工作和执行。取决于输入大小。切换?:s首先将0-9分隔开可能会产生稍微更快的结果,因为数字比字母多。

public static byte[] StringToByteArray2(string hex)
{
    byte[] bytes = new byte[hex.Length/2];
    int bl = bytes.Length;
    for (int i = 0; i < bl; ++i)
    {
        bytes[i] = (byte)((hex[2 * i] > 'F' ? hex[2 * i] - 0x57 : hex[2 * i] > '9' ? hex[2 * i] - 0x37 : hex[2 * i] - 0x30) << 4);
        bytes[i] |= (byte)(hex[2 * i + 1] > 'F' ? hex[2 * i + 1] - 0x57 : hex[2 * i + 1] > '9' ? hex[2 * i + 1] - 0x37 : hex[2 * i + 1] - 0x30);
    }
    return bytes;
}

在编写加密代码时,通常避免依赖数据的分支和表查找,以确保运行时不依赖于数据,因为依赖数据的计时可能会导致侧通道攻击。

它也很快。

static string ByteToHexBitFiddle(byte[] bytes)
{
    char[] c = new char[bytes.Length * 2];
    int b;
    for (int i = 0; i < bytes.Length; i++) {
        b = bytes[i] >> 4;
        c[i * 2] = (char)(55 + b + (((b-10)>>31)&-7));
        b = bytes[i] & 0xF;
        c[i * 2 + 1] = (char)(55 + b + (((b-10)>>31)&-7));
    }
    return new string(c);
}

Ph'nglui mglw'naph Cthulhu R'lieh wgah'nagl fhtagn公司


你们这些进入这里的人,放弃一切希望吧

一个奇怪的拨弄解释:

bytes[i]>>4提取字节的高位半字节bytes[i]&0xF提取字节的低位半字节b-10对于值b<10,为<0,将变为十进制数字对于值b>10,为>=0,这将成为从a到F的字母。在有符号32位整数上使用i>>31可以提取符号,这得益于符号扩展。当i<0时为-1,当i>=0时为0。结合2)和3),表明(b-10)>>31将是字母0,数字-1。看看字母的大小写,最后一个被加数变为0,b在10到15的范围内。我们希望将其映射到A(65)到F(70),这意味着添加55('A'-10)。看看数字的情况,我们希望调整最后一个被加数,使其将b从范围0到9映射到范围0(48)到9(57)。这意味着它需要变为-7('0'-55)。现在我们可以乘以7。但由于-1由所有位表示为1,因此我们可以改用&-7,因为(0&-7)==0和(-1&-7)==-7。

进一步考虑:

我没有使用第二个循环变量来索引c,因为测量表明从I计算它更便宜。正好使用i<bytes.Length作为循环的上限允许JITter消除对bytes[i]的边界检查,所以我选择了这个变量。将b设为int允许不必要的从和到字节的转换。

对于Java 8,我们可以使用Byte.toUnsignedInt

public static String convertBytesToHex(byte[] bytes) {
    StringBuilder result = new StringBuilder();
    for (byte byt : bytes) {
        int decimal = Byte.toUnsignedInt(byt);
        String hex = Integer.toHexString(decimal);
        result.append(hex);
    }
    return result.toString();
}

此版本的ByteArrayToHexViaByteManipulation可能更快。

从我的报告中:

ByteArrayToHexViaByteManipulation3:1.68次平均滴答声(超过1000次),17,5XByteArrayToHexViaByteManipulation2:1,73平均滴答(超过1000次),16,9XByteArrayToHexViaByteManipulation:2,90平均刻度(超过1000次),10,1XByteArrayToHexViaLookupAndShift:3.22平均刻度(超过1000次),9,1X...静态专用只读字符[]hexAlphabet=新字符[]{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};静态字符串ByteArrayToHexViaByteManipulation3(byte[]字节){char[]c=新字符[bytes.Length*2];字节b;for(int i=0;i<bytes.Length;i++){b=((字节)(字节[i]>>4));c[i*2]=十六进制字母[b];b=((字节)(字节[i]&0xF));c[i*2+1]=十六进制字母[b];}返回新字符串(c);}

我认为这是一个优化:

    static private readonly char[] hexAlphabet = new char[]
        {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
    static string ByteArrayToHexViaByteManipulation4(byte[] bytes)
    {
        char[] c = new char[bytes.Length * 2];
        for (int i = 0, ptr = 0; i < bytes.Length; i++, ptr += 2)
        {
            byte b = bytes[i];
            c[ptr] = hexAlphabet[b >> 4];
            c[ptr + 1] = hexAlphabet[b & 0xF];
        }
        return new string(c);
    }

扩展方法(免责声明:完全未经测试的代码,BTW…):

public static class ByteExtensions
{
    public static string ToHexString(this byte[] ba)
    {
        StringBuilder hex = new StringBuilder(ba.Length * 2);

        foreach (byte b in ba)
        {
            hex.AppendFormat("{0:x2}", b);
        }
        return hex.ToString();
    }
}

使用Tomalak的三种解决方案之一(最后一种是字符串上的扩展方法)。